Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Уравнения плотности тока (или диффузионно-дрейфовые уравнения)



Собственная электропроводность полупроводников.

Полупроводниками называются материалы, занимающие промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Электропроводность полупроводника при отсутствии в нем примесей называется собственной электропроводностью полупроводника.

Полупроводники имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления, который по абсолютной величине в 10—20 раз больше, чем у металлов. При нагревании металла на 1°С его сопротивление увеличивается примерно на 0,4%, а сопротивление полупроводника уменьшается на 4—8%. Это свойство полупроводников используется в технике для различных целей, например для изготовления терморезисторов, величина сопротивления которых резко меняется при незначительных изменениях температуры.

2. Примесная проводимость полупроводников — электрическая проводимость, обусловленная наличием в полупроводнике донорных или акцепторных примесей.

Примесная проводимость, как правило, намного превышает собственную, и поэтому электрические свойства полупроводников определяются типом и количеством введенных в него легирующих примесей.

Собственная проводимость полупроводников обычно невелика, так как число свободных электронов, например, в германии при комнатной температуре порядка 3·1013 / см3. В то же время число атомов германия в 1 см3 ~ 1023. Проводимость полупроводников увеличивается с введением примесей, когда наряду с собственной проводимостью возникает дополнительная примесная проводимость.

Примесными центрами могут быть:

1. атомы или ионы химических элементов, внедренные в решетку полупроводника;

2. избыточные атомы или ионы, внедренные в междоузлия решетки;

3. различного рода другие дефекты и искажения в кристаллической решетке: пустые узлы, трещины, сдвиги, возникающие при деформациях кристаллов, и др.

Изменяя концентрацию примесей, можно значительно увеличивать число носителей зарядов того или иного знака и создавать полупроводники с преимущественной концентрацией либо отрицательно, либо положительно заряженных носителей.



Примеси можно разделить на донорные (отдающие) и акцепторные (принимающие).

3. Эффект компенсации примесей. Если в полупроводнике одновременно присутствуют атомы акцепторов (бора) и доноров (фосфора), то атомы акцепторов захватывают лишние электроны доноров, при этом не образуется дополнительных (примесных) электронов проводимости и дырок (рис. 2.1, а). Данный эффект называетсяком-

пенсацией примесей. Если акцепторные и донорные примеси введены в равных концентрациях Nа Nд , то происходит полная их компенсация. Полупроводник назы-

вается скомпенсированным и ведет себя как собственный. Если концентрация акцепторов превышает концентрацию доноровNа Nд , то полупроводник

ведет себя как дырочный, если Nа Nд - как электронный.

 

 

4. диапазон температур эксплуатации полупроводниковых приборов. Используют три диапазона температур:

0…+50 °С – приборы коммерческого назначения, рассчитанные на индивидуального пользователя и выпускаемые большим тиражом;-40…+85°С – приборы промышленного назначения, предназначенные для

использованиях в цехах предприятий, в производственных условиях и т.д.;-60…+125°С – приборы специального, например, военного назначения, рассчитанные на эксплуатацию в особо жестких условиях.

Уравнения плотности тока (или диффузионно-дрейфовые уравнения)

Как говорилось ранее, в полупроводнике существуют электроны свободные и валентные. В то время как все свободные электроны могут участвовать в переносе заряда без любого ограничения, число валентных электронов, которые могут осуществлять перенос заряда, ограничено числом доступных дырок, потому что валентный электрон нуждается в дырке, чтобы двигаться. Значит, в валентной зоне носителем заряда является дырка. Для движения носителей в полупроводнике характерны следующие ключевые свойства (рис. 1.4):



1. Кристалл полупроводника упакован неподвижными атомами и имеет подвижные носители заряда. При прохождении через кристалл носители часто сталкиваются с неподвижными атомами, передавая свою энергию кристаллу.

Рис. 1.4. Схематическая иллюстрация свободного движения электронов и дырок под действием электрического поля. Стрелки указывают траектории движения

2. Носитель восстанавливает свою энергию после столкновения, поглощая тепловую энергию кристалла, и начинает перемещаться в произвольном направлении.

3. Если на кристалл действует электрическое поле, то в полете между двумя последовательными атомами носитель подвержен действию этого поля. Это действие – определенное (непроизвольное) ускорение в произвольном тепловом движении.

Следовательно, траектория движения носителя изогнута в направлении действия поля для дырки и в противоположном направлении для свободного электрона. Поскольку движение носителя фактически трехмерное, легко вообразить сложность аналитического описания этого движения. Мы попытаемся создать одномерную модель движения носителя, которая должна достаточно точно описывать реальные процессы.


Просмотров 445

Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2020 год. Все права принадлежат их авторам!